CATEGORIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

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1 RFID Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva PARTE II CATEGORIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE di Paolo Talone, Giuseppe Russo Fondazione Ugo Bordoni Con il contributo di Stefano Baroni per la trattazione delle antenne a filo Marzio Amadori per le tecniche di produzione dei TAG In questa parte vengono illustrati gli aspetti realizzativi attinenti a TAG e Reader. Essenzialmente per quanto riguarda: Categorizzazione di base nella tecnologia RFID, che si fonda: - sulla tipologia di alimentazione che porta a distinguere i TAG tra passivi, semi passivi e attivi; - sui principi fisici della comunicazione tra TAG e Reader che porta a distinguere tra TAG ad accoppiamento induttivo o elettromagnetico. Antenne e conseguenti problemi di costruzione, orientamento e polarizzazione, che influiscono significativamente sulle prestazioni del sistema. Caratteristiche di memoria e contenitori di TAG, che giocano un ruolo di primo piano nel progetto delle applicazioni. Architettura dei sistemi RFID, che rappresenta un modello di ambiente per lo sviluppo delle applicazioni.

2 II.1 II.1.1 Figura II.1 Tag-it passivo in banda HF 13,56 Mhz, antenna in alluminio 45 x 45 mm, 256 Kbyte di memoria, standard ISO/IEC ,-3; ISO/IEC , adatto all assemblaggio in carta o PVC ed applicazioni di identificazione oggetti, catalogazione libri, biglietti elettronici Texas Instruments Figura II.2 Schema a blocchi generale di TAG passivi [4] CATEGORIZZAZIONE DEI TAG TAG PASSIVI I TAG passivi usano il campo generato dal segnale del Reader come sorgente di energia per alimentare i propri circuiti e trasmettere. La potenza ricavabile dal segnale del Reader, però, non è solo bassa, ma decresce molto rapidamente con la distanza ed è limitata dalle normative sui livelli di emissione RF del Reader medesimo. Ne risultano distanze operative ridotte (al massimo qualche metro) ed altre criticità nel funzionamento. Gli obiettivi tecnologici riguardano essenzialmente la gestione eneretica, ovvero il basso consumo, e le prestazioni di memoria e logica di controllo, nonchè, indirettamente, la capacità di gestire segnali RF affetti da rumore. Allo scopo di contenere i costi, i chip di un TAG sono realizzati usando tecnologie per ottenere una geometria del circuito ridotta; attualmente si realizzano chip di superficie 0,5 mm 2 per frequenze UHF. In termini di potenza computazionale, non si va oltre una logica di base ed una macchina a stati in grado di eseguire semplici istruzioni. A questo proposito riveste grande importanza il sottosistema per ricavare l alimentazione per il TAG; ovvero l antenna ed il blocco circuitale che converte il segnale ricevuto in energia. Per quanto riguarda la temporizzazione, problemi di economicità e scarsità di energia, fanno sì che questa venga normalmente estratta dal segnale del Reader. I TAG contengono una certa quantità di memoria non volatile EEPROM. Per un identificatore universale (EPC) sono necessari almeno 96 bit, quantità di memoria superiori consentono di immagazzinare informazioni aggiuntive. Naturalmente maggiore è la memoria maggiori sono le dimensioni del chip ed i relativi costi. Questa tipologia di TAG è la più diffusa ed impiegata nelle applicazioni massive. Viene realizzata su quasi tutte le bande di frequenza consentite per applicazioni RFID. 95 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

3 II.1.2 Figura II.3 A927- TAG semi passivo in banda UHF MHz, conforme a ISO B, batteria 3 anni, con sensore di temperatura, Byte di memoria, applicazioni Temperature Logger per medicinali e merci deperibili CAEN S.p.A. Costruzioni Apparecchiature Elettroniche Nucleari, Viareggio BATTERY ASSISTED TAG (SEMI-PASSIVI) I Battery Assisted Passive (BAP) TAG, i cosiddetti semi-passivi (o semi attivi come specificato nella parte I di questo libro) sono stati sviluppati per essere impiegati in quelle situazioni in cui i TAG attivi presentavano un costo troppo alto o una durata troppo breve delle batterie, ed i TAG passivi non assicuravano sufficienti prestazioni. I TAG battery assisted operano a frequenze alte, sfruttando l accoppiamento elettromagnetico in condizioni di campo lontano con effetto backscatter (cfr III.2). I TAG semi-passivi usano quindi, come i TAG passivi, il campo generato dal segnale del Reader come sorgente di energia per trasmettere, ma non per alimentare i propri circuiti. Nel TAG infatti è inclusa una batteria, utilizzata però solo per alimentare il chip, non per comunicare con il Reader. Questo consente al chip medesimo di realizzare funzioni più complesse e di operare anche quando il TAG non riceve energia dal Reader. La distanza operativa è limitata, similmente ai TAG passivi, dal fatto che il TAG non ha un trasmettitore integrato, ma è obbligato ad usare il segnale del Reader per rispondere. A differenza dei TAG passivi, però, l antenna di un TAG semi passivo non è progettata come compromesso tra le capacità di assorbire energia, per ricavare potenza per l alimentazione del TAG, e di riflettere la potenza incidente per rispondere all interrogazione (cfr. III.3.1). L antenna è ottimizzata per l effetto backscatter (cfr. III.3.2), ovvero per riflettere la massima potenza del segnale incidente (segnale d interrogazione), incrementando la profondità di modulazione ed il rapporto segnale/rumore del segnale riflesso. La distanza operativa, pertanto, può superare i 30 metri. Alcuni TAG semi-passivi dormono (disconnettono in batteria) fino a quando vengono risvegliati da un segnale prodotto dal Reader, il che consente di diminuire il consumo energetico. Il vantaggio dei TAG semi-passivi è di poter montare memorie di mag- 96 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

4 gior capacità e riscrivibili, nonché, su alcuni modelli, sensori ambientali per misurare temperatura, pressione, movimento, ecc. Usufruendo della fonte di energia della batteria i sensori possono compiere misure, conservarle in memoria con le informazioni temporali e restituirle all interrogazione del Reader, fornendo una storia della vita dell oggetto a cui sono associati. La cosiddetta catena del freddo, costituisce un applicazione tipica per queste caratteristiche. Il costo dei TAG semi-passivi è di alcuni Euro. La batteria con i suoi costi, la sua durata e le connesse problematiche di inquinamento, costituisce la principale criticità per questo tipo di TAG. Alternativa alla disponibilità di una batteria può essere quella di ricavare energia dall ambiente, attraverso piccole celle solari, o sistemi inerziali che caricano accumulatori come in alcuni recenti orologi da polso. II.1.3 Figura II.4 TAG attivo in banda UHF 869,4 869,65 Mhz, dimensioni 87 x 50 x 7 mm, per uso in logistica Identec Solution TAG ATTIVI I TAG attivi sono muniti di un proprio sistema di alimentazione, tipicamente una batteria e di un trasmettitore/ricevitore a radio frequenza. Normalmente la memoria a bordo ha dimensioni più ampie di quella dei TAG passivi e possono essere eseguite operazioni di lettura e scrittura su di essa. Altro vantaggio dei TAG attivi è dato dalla distanza operativa molto superiore rispetto a quelli passivi e semi-passivi, in quanto equipaggiati con un vero trasmettitore alimentato da fonte di energia. La distanza raggiungibile è limitata solo dall antenna e dall energia disponibile nelle batterie. Può arrivare a centinaia di metri. A volte i TAG attivi hanno a bordo sensori di vario genere (temperatura, pressione, movimento, ecc.) che vengono usati, come si è detto, anche nei TAG semi passivi. Il costo di questi apparati può raggingere decine di Euro, vengono generalmente prodotti per frequenze elevate (UHF, SHF) e sono naturalmente dedicati ad applicazioni di pregio, oppure in casi in cui il TAG sia riusabile più volte. 97 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

5 Figura II.5 TAG UHF attivo i-q32 con sonda esterna e data-logger di temperatura Identec Solutions Tabella II.1 Confronto tra TAG passivi, semi-passivi e attivi [4] Figura II.6 TAG attivo in banda UHF per uso in logistica con integrazione a bordo di un GPS. Il dato GPS (coordinate georeferenziali) è scritto periodicamente in memoria. In lettura si acquisiscono terne storiche dei dati (ID+ coordinate + orario) a distanze anche fino a 500 m. in aria libera. Durata della batteria di bordo: tre anni Identec Solution 98 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

6 II.2 ACCOPPIAMENTO TAG-READER NEI SISTEMI PASSIVI La lettura di un TAG passivo (o semi-passivo) è piuttosto diversa da una comunicazione dati full duplex a radiofrequenza. A differenza degli apparati di tipo attivo, i TAG passivi dipendono per la loro alimentazione dall energia a radio frequenza che ricevono. I TAG passivi, inoltre, non generano la frequenza portante che usano per la trasmissione. Piuttosto essi re-irradiano, modulandola, una parte dell energia trasmessa dal Reader che li sta interrogando. Questo fa riferimento alla possibilità di modulare un segnale generato dal Reader tramite la variazione dell impedenza dell antenna del TAG che trasforma l antenna medesima da assorbente a riflettente. Tale processo è molto simile all uso di uno specchio e della luce solare per segnalazioni luminose a distanza. Sfruttando tale principio si elimina anche la necessità di oscillatori locali per generare una portante a radiofrequenza e si riduce pertanto la potenza necessaria per l alimentazione del TAG. Per ricavare energia e comunicare con il Reader, il funzionamento dei TAG passivi si basa su uno dei due principi fisici seguenti: - Accoppiamento induttivo (magnetico) in condizioni di campo vicino : sistemi di questo tipo si basano sul fatto che, per distanze relativamente brevi rispetto alla lunghezza dell onda emessa dall antenna del Reader, nell antenna del TAG prevalgono gli effetti della corrente indotta dal campo magnetico che varia periodicamente nel tempo. Poiché il TAG viene a trovarsi immerso in questo campo magnetico, il flusso magnetico variabile nel tempo si concatena con le spire dell antenna del TAG dando così origine, secondo la ben nota legge fisica di Lenz, ad una corrente indotta nelle spire. L accoppiamento induttivo tra le antenne del TAG e del Reader avviene quindi in maniera simile ad un trasformatore. L energia ricavata da un siffatto trasformatore, viene usata per attivare il TAG. Per ottenere le condizioni di campo vicino alle distanze operative impiegate, vengono generalmente sfruttate le bande con maggiore lunghezza d onda, ovvero LF ed HF. - Accoppiamento elettromagnetico in condizioni di campo lontano con effetto backscatter: sistemi di questo tipo si basano sul fatto che, per distanze relativamente lunghe, rispetto alla lunghezza dell onda 99 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

7 Figura II.7 Accoppiamento induttivo (campo vicino) bande LF & HF Figura II.8 Accoppiamento elettromagnetico (campo lontano) UHF emessa dall antenna del Reader, nell antenna del TAG prevalgono gli effetti del campo elettromagnetico, che varia periodicamente nel tempo. L antenna del TAG riflette parte della potenza elettromagnetica ricevuta. Questa può essere rilevata dall antenna del Reader. Il fenomeno della riflessione delle onde elettromagnetiche è conosciuto come backscattering ed è simile a quello su cui si basa il funzionamento dei sistemi radar. Per ottenere le condizioni di campo lontano alle distanze operative impiegate, vengono generalmente sfruttate le bande con minore lunghezza d onda (UHF, SHF). II.2.1 CAMPO VICINO & CAMPO LONTANO Si è visto come i TAG passivi operino con modalità diverse, a seconda che siano progettati per operare in campo vicino o in campo lontano. Il compo EM totale è la somma di due termini, uno relativo alla radiazione ed uno di tipo statico. Nella regione di campo lontano prevale il termine di radiazione mentre nella regione di campo vicino prevale il termine statico. Infatti nella regione di campo lontano il campo EM si propaga globalmente come un onda sferica, che, per aree limitate viene approssimata ad un onda piana. Nella regione di campo vicino, invece, non si riscontrano le caratteristiche di un onda che si propaga, ma prevalgono quelle di un campo stati- 100 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

8 co i cui valori rispecchiano istante per istante quelli della sorgente. Il confine tra campo vicino e campo lontano è legato alla lunghezza d onda (λ) e alla dimensione (D) dell antenna trasmittente. Le relative definizioni sono le seguenti: - Regione di campo lontano : Distanza TAG Reader >> λ Distanza TAG Reader >> D Distanza TAG Reader >> 2D2/λ - Regione di campo vicino : Distanza TAG Reader λ In pratica altri fattori riducono questo confine ai valori illustrati in tabella. Tabella II.2 Regioni di campo vicino e campo lontano per differenti frequenze II.3 TECNICHE DI PRODUZIONE DEI TAG Le tecniche di produzione dei TAG possono prevedere vari processi di assemblaggio che consentono, a partire dal chip, di realizzare TAG finiti ed adattati all applicazione per la quale sono destinati (cfr. Fig. II.9). Il processo più comune, usato nei TAG incorporati in etichette e smart card, prevede: - un substrato di materiale elettricamente isolante e permeabile alle onde EM (carta, PVC, PET, ecc.); - sul substrato viene depositata l antenna realizzata con inchiostri conduttori o direttamente in metallo (argento, alluminio, rame); 101 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

9 Figura II.9 Processo di assemblaggio nei TAG incorporati in etichette e smart card [4] - successivamente il chip con l elettronica del TAG viene connesso all antenna con l uso di tecnologie tipiche dei circuiti ibridi (wire bonding, flip chip, ecc.) - infine viene sovrapposto uno strato di materiale protettivo (laminazione in PVC, resina epossilica, carta adesiva, ecc.) per proteggere contro abrasioni, corrosioni ed urti. Questo proceso viene comunemente chiamato chiamato Inlay process (intarsio) e viene illustrato in dettaglio nel paragrafo che segue. Successivamente viene illustrato un rilevante dettaglio, che riguarda la connessione del chip RFID; il processo, molto usato per includere chip e memorie nei circuiti ibridi, viene chiamato Flip Chip Process. II.3.1 PROCESSO DI ASSEMBLAGGIO INLAY L assemblaggio di antenna, chip e substrato in di un TAG RFID viene spesso chiamato Inlay (intarsio). Questo processo viene illustrato in Figura II.10 in cui sono distinti l assemblaggio di antenna, chip e substrato dalla successiva produzione di etichette RFID o contactless Card. 102 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

10 Figura II.10 Flusso di produzione di TAG passivi (smart label, RFID tickets ecc.) Fonte: Muehlbauer AG In questo processo si possono distinguere essenzialmente due tecniche: - Direct Chip attach (chip to antenna): chip assemblato direttamente sull antenna. - Strap attach: chip assemblato su un modulo (strap); successivamente lo strap viene montato sull antenna. Figura II.11 Panoramica di TAG in rotoli, dopo il processo di produzione INLAY, pronti per essere incorporati in etichette con il processo Label & contactless card production (cfr. Figura II.10) a sinistra in alto HF LAB ID a sinistra in basso LAB ID a destra in alto Impinj Inc. a destra in basso Alien Technology 103 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

11 3.1.1 Direct Chip Attach (chip to antenna): - E il processo più usato ed affidabile sia in UHF che in HF. - Il chip (bumped) viene prelevato dal wafer e connesso meccanicamente ed elettricamente all antenna. - Il processo è reel to reel. - Il Flip Chip Process è utilizzato con collanti ACP (ACF) o NCP. - Basse percentuali di scarto. - Produttività (tipico UPH ) legata alla dimensione ed alla disposizione delle antenne. - Linee di produzione costose. Figura II.12 Flusso di produzione di TAG passivi, i processi Chip to strap e Strap to antenna.) Fonte: Muehlbauer AG I processi che richiedono un modulo intermedio (STRAP) Spesso il chip viene montato su un modulo intermedio Strap che in un secondo tempo viene a sua volta connesso con l antenna. In questo caso si hanno due fasi: - Strap to chip: Il chip (bumped) viene prelevato dal wafer e connesso meccanicamente ed elettricamente allo strap. Il Flip Chip Process è utilizzato con ACP (ACF) o NCP. Il processo più accurato è svolto dalle aziende produttrici di semiconduttori. Tipico UPH RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

12 Figura II.13 Un esempio di Strap - Strap to antenna: Lo strap viene connesso meccanicamente ed elettricamente all antenna. Minore accuratezza/competenza richiesta. Linee di produzione meno costose. Criticità dovute a doppia connessione. Esistono numerosi brevetti che ne limitano lo sviluppo Metodi senza connessione elettrica Questi metodi fanno riferimento alle antenne del tipo Inductively coupled loop descritte in III Il chip (bumped) viene prelevato dal wafer e connesso meccanicamente ed elettricamente ad un modulo (ad esempio: loop).. - Questo modulo viene poi accoppiato ad una seconda antenna senza connessione elettrica (accoppiamento induttivo/capacitivo). - Vantaggi: possibilità di ottimizzare il processo più critico (Flip Chip Process) eseguito sempre su uno stesso modulo Metodi con antenna stampata sull oggetto Uno scenario futuro, che prevede una considerevole riduzione dei costi del TAG, prevede lo scorporo del processo produttivo dell antenna da quello dell etichetta. Il metodo fa ancora una volta riferimento ad antenne del tipo Inductively coupled loop descritte in III Il chip (bumped) viene prelevato dal wafer e connesso meccanicamente ed elettricamente ad un modulo. Nell esempio in figura il modulo, oltre al chip, contiene la parte di accoppiamento d antenna relativa alla tecnica Inductively coupled loop. - La parte radiante dell antenna ( radiating body con riferimento a III ), ovvero il dipolo UHF, viene stampata direttamente sulla confezione dell oggetto da identificare. - L applicazione del modulo sull antenna avviene come un normale processo di etichettatura in fase di produzione avendo solo cura di rispettare le distanze prescritte dalla tecnica Inductively coupled loop ( III.4.1.2). 105 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

13 Figura II.14 Tecnica di separazione tra chip su modulo e dipolo radiante FONTE: LAB ID II.3.2 FLIP CHIP PROCESS Comunque venga realizzato l Inlay process, il passaggio sicuramente più critico riguarda la connessione del chip RFID con il substrato e l antenna. Il processo più usato è chiamato flip chip (cfr. Figura II.15); si tratta di un tipo di montaggio usato per semiconduttori, chip o memorie che prevede l uso di solder bumps (protuberanze per saldatura) al posto dei consueti wire bonds (fili di connessione). I solder bumps sono depositati sul lato superiore del wafer di silicio dal quale vengono ricavati i chip. I chip vengono quindi separati dal wafer e montati, faccia sotto ("flipped"), sul substrato, opp. sull antenna. opp. sul modulo del circuito al quale sono destinati; la connessione elettrica del chip avviene attraverso i solder bumps. Figura II.15 Chip RFID assemblati tramite Flip Chip Process 106 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

14 Nelle tecniche più tradizionali, invece, ( wire bonding ) il chip viene montato faccia sopra e connesso con fili. I solder bumps possono essere assemblati in vari modi (cfr. Figura II.16); particolare importanza rivestono i processi che prevedono adesivi per bloccare il chip. A questo scopo vengono usati due classi di prodotti: - adesivi con particelle conduttive (cfr. Figura II.17), che garantiscono le conducibilità tra i bumps ed il substrato/antenna. Si dividono in: ACF (Anisotropic Conductive Film) ACP (Anisotropic Conductive Paste) - adesivi non conduttori (cfr. Figura II.18), in cui i bumps devono esere saldati al substrato/antenna: NCP (Non Conductive Paste) Figura II.16 Esempi di differenti tipi di connesione del chip tramite i solder bumps Fonte: Flip-Chip Technology; apterb1.pdf Figura II.17 Processo di assemblaggio del Chip RFID con l uso di adesivi del tipo ACF o di ACP 107 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

15 Figura II.18 Processo di assemblaggio del Chip RFID con l uso di adesivi del tipo NCP Figura II.19 Fasi tipiche del Flip Chip Process, dal prelievo del dispositivo dal wafer al posizionamento sull antenna. Figura II.20 Microfotografia di un chip di TAG HF montato sull antenne a spira con processo Flip-chip 108 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

16 II.4 ANTENNE NEI SISTEMI RFID Un ruolo di grande rilevanza nei sistemi RFID passivi, è giocato dalle antenne del TAG e del Reader. Le antenne infatti sono la fonte primaria di energia per i TAG ed i problemi di orientamento e polarizzazione, influiscono significativamente sulle prestazioni. In questo capitolo si illustrano le più comuni tecniche di produzione delle antenne e le problematiche connesse. La trattazione tecnica di dettaglio sui problemi di propagazione del segnale radio e del dimensionamento delle antenne nei TAG passivi, specie per le problematice del trasferimento di energia, verrà invece svolta nella successiva Parte III Accoppiamento, Energia e Antenne nei TAG passivi. II.4.1 Figura II.21 Antenne di TAG HF (13,56 MHz) [4] per etichette di carta con antenne in inchiostro conduttivo all argento - ASK (Francia) Figura II.22 Schema di principio di un TAG LF e realizzazione commerciale, vedi anche fig. I.17 ENSIDE Technologies MATERIALI E TECNICHE DI PRODUZIONE PER ANTENNE DI TAG PASSIVI Per quanto riguarda i materiali di costruzione delle antenne dei TAG passivi, queste vengono generalmente realizzate in metallo inciso, o con deposizione sul substrato di inchiostro conduttore. Una tecnologia alternativa prevede un antenna in filo di rame applicata direttamente sul substrato. A volte, per TAG ad accoppiamento induttivo a bassa frequenza (LF) vengono impiegati avvolgimenti in filo su nucleo ferromagnetico. Le prime due tecniche sono impiegate sia per TAG ad accoppiamento induttivo che elettromagnetico, la terza trova applicazione prevalente per TAG ad accoppiamento induttivo, la quarta è, come detto, è principalmente riservata alle basse frequenze (LF). 109 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

17 Figura II.23 Antenna in filo di rame Figura II.24 Antenne di TAG HF (13,56 MHz) [4] per etichette di carta con antenne in inchiostro conduttivo all argento - ASK (Francia) Figura II.25 Antenne ad inchiostro conduttivo. La tecnica per la produzione delle antenne è la stampa serigrafica, con inchiostro conduttivo a base di argento. Ha vantaggi per la flessibilità poiché consente di ottenere antenne di qualsiasi forma e dimensione ed è utilizzabile anche per piccole tirature - SIAR (Italia) La maggior parte delle antenne per TAG passivi, sia di tipo elettromagnetico che di tipo induttivo, sono prodotte chimicamente incidendo sottili lastre di rame (Cu) o di alluminio (Al) con procedimento simile a quello dell Acquaforte adottato nelle incisioni artistiche. Successivamente le antenne così ottenute vengono laminate al substrato del TAG (pellicole di poliestere, carta, ecc.). I limiti di questo processo di produzione sono il costo, la lentezza e le condizioni ambientali (impiego di acidi). Una tecnologia competitiva è la stampa delle antenne con inchiostro conduttivo. Questa è basata sull impiego di colle (inchiostri) che contengono un alta concentrazione di particelle d'argento. Questo processo tuttavia è attualmente ancora costoso ed i suoi limiti sono costituiti dalla bassa conduttività elettrica degli inchiostri, dalle proprietà deboli di adesione, dalla mancanza dell'esattezza di stampa dovuta alla corrosione delle particelle d'argento. Esistono numerose formulazioni di inchiostri e metodi per applicarli. In genere l inchiostro è formato da un pigmento conduttivo (argento, oro, rame, alluminio) e da una resina con funzione legante del pigmento al subtrato; inoltre l inchiostro contiene un solvente volatile per facilitare le operazioni di stampa. Delle antenne a filo metallico si dirà nell apposito paragrafo. Riassumendo, le antenne per i TAG del tipo etichetta sono realizzate in rotolo su supporti flessibili (PET, carta ecc.) ed i processi di fabbricazione più comuni sono descritti nella tabella che segue. 110 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

18 Tabella II.3 Tecniche di realizzazione delle antenne dei TAG passivi II.4.2 ANTENNE PER I TAG AD ACCOPPIAMENTO ELETTROMAGNETICO Le antenne dei TAG ad accoppiamento elettromagnetico sono generalmente dei dipoli progettati anche per favorire il Backscatter. Per un trasferimento ottimale dell energia, la lunghezza del dipolo deve essere pari a multipli della lunghezza d onda. In via ottimale dovrebbe essere uguale a λ/2, il che comporta (per la banda UHF media) una dimensione intorno ai 16 cm. In realtà il dipolo è spesso costruito a λ/4, accordandolo con varie tecniche, comunque deviare da questi sottomultipli di lunghezza d onda comporta gravi perdite di prestazioni. A proposito delle prestazioni, difficilmente le specifiche tecniche o gli standard forniscono i valori di due importanti parametri connessi alle antenne dei TAG: - Sensibilità energetica (energizing sensitivity) indica l energia del campo EM necessaria al funzionamento del TAG. - Riflettività (reflectivity) indica il rapporto tra potenza RF incidente e riflessa dall antenna del TAG. 111 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

19 Figura II.26 TAG UHF con antenna a dipolo λ/2, lunghezza 16 cm Alien Technology Figura II.28 TAG UHF Squiggle Gen 2 disponibile per diversi package inclusi prodotti contenenti metallo o acqua, antenna a dipolo λ/4, dimensioni 97mm x 11mm Alien Technology Figura II.29 TAG passivo, banda dei 2,4 GHz, dimensioni 30x6 mm Intermec Inc Figura II.27 TAG UHF Butterfly Class1 UHF; con antenna a dipolo λ/4 in rame, dimensioni 76x76 mm UPM Raflatac Questo comporta problemi nella valutazione di TAG differenti realizzati con i medesimi chip. Per quanto riguarda il problema della polarizzazione (cfr parte III), a volte si opera per rendere i TAG UHF meno sensibili alla polarizzazione del campo EM ricorrendo ad una antenna con due dipoli sistemati in posizione ortogonale come illustrato in Figura II.30 o con altre soluzioni come in Figura II.31. Questo dovrebbe minimizzare la sensibilità alla polarizzazione del segnale incidente. Figura II.30 TAG con antenne ortogonali - Matrics Symbol Technology Figura II.31 TAG UHF 2x2, Omnidirezionale, progettato per applicazioni controllo bagagli ed equipaggiamenti negli aeroporti, dimensioni 47 x 42 mm, il relativo diagramma di radiazione è stato illustrato in fig. III.19 Alien Technology 112 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

20 II.4.3 ANTENNE PER I TAG PASSIVI AD ACCOPPIAMENTO INDUTTIVO Per quanto riguarda il dimensionamento delle antenne a spire, i fattori di maggior influenza sono costituiti dall area dell antenna a spire e dal numero di spire. Come si vede dalla formula riportata in Figura III.1.1, la tensione indotta ai capi dell antenna del TAG è direttamente proporzionale al numero di spire ed al flusso del vettore induzione magnetica. Quest ultimo, a sua volta, è calcolato sull area della spira. Poiché generalmente l area che complessivamente può occupare l antenna costituisce un vincolo di progetto, l aumento del numero di spire è limitato dalla conseguente riduzione dell area all interno delle spire medesime. Con le tecnologie produttive standard presenti sul mercato, non è possibile giocare molto sul numero di spire e sulla distanza tra di esse. Questo perché un antenna stampata occupa già di per sé un certo spessore sul foglio che risulta maggiore rispetto, ad esempio, a quello occupato da un antenna a filo (Figura II.38). Quando si aumenta il numero di spire, l area all'interno dell antenna si riduce rapidamente; non è quindi possibile spingersi oltre un certo limite Problematiche produttive Nei processi precedentemente descritti (antenna stampata o realizzata con metallo inciso, cfr. II.3) il chip viene applicato su un antenna preformata. Le possibili problematiche che si manifestano tale approccio produttivo sono le seguenti: - Il cambiamento di formato dell antenna risulta costoso. - L antenna stampata è realizzata mediante la sovrapposizione di materiali diversi che hanno uno spessore abbastanza contenuto, come mostrato in Figura II.32. Lo strato inferiore, costituito di metallo spesso qualche decina di µm (micron), è il piano di massa che fa da riflettore e da base per l'alimentazione; subito sopra si inserisce uno strato di materiale dielettrico, solitamente più spesso del precedente, ed infine un altro strato metallico spesso poche decine di µm dal quale si ricava l'elemento radiante vero e proprio. Il layer dell'antenna non è pertanto compatibile con molti dei materiali usati per il substrato. 113 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

21 Figura II.32 Componenti principali di un'antenna stampata - Il settaggio delle apparecchiature per l incisione o la stampa è lungo e difficoltoso. - Il crossover indebolisce il prodotto, riducendo le prestazioni. Il crossover è un ponte elettrico (Fig. II.33 e Fig. II.34) che partendo da un estremo dell'antenna a spira, attraversa la medesima per collegarne l altro capo. Si evince chiaramente che, trattandosi di piste realizzate con inchiostro, è necessario un ponte in quanto la pista della spira dopo una serie di giri, non può tornare al punto di partenza attraversando le altre spire già disegnate. Questo è invece fattibile con l antenna a filo, come si può notare dalla Figura II.38. Figura II.33 Crossover o ponte in un TAG induttivo LAB ID (Italia) Figura II.34 Crossover o ponte Un ulteriore svantaggio delle tecnologie produttive basate su antenne costruite con metallo inciso o stampate con inchiostro conduttivo, riguarda la prototipazione dei nuovi modelli di TAG. Risulta infatti difficile produrre campioni e quantitativi di prova a costi e tempi ragionevoli, specie considerando sia la varietà di dispositivi RFID (cards, smarttickets, smartlabels, TAG, ecc.), sia il fatto che, per ogni applicazione, è necessario un particolare formato: per il layout, per il materiale, per lo spessore, per le resistenze chimiche/fisiche, ecc Antenne in filo di rame Una tecnologia produttiva completamente diversa da quelle sopra elencate, è quella basata sull antenna in filo di rame, che viene applicata direttamente sul substrato. 114 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

22 Figura II.35 Esempi di antenne a filo in diversi formati Secondo questa tecnica, i TAG vengono creati direttamente sul substrato: carta, cartone, carta sintetica, film plastici (PET, PE, PVC, PP, PU, KAPTON, etc.). Il materiale del substrato può essere scelto a seconda dell applicazione: flessibile o rigido, sottile o spesso, trasparente, opaco, colorato o precedentemente stampato. Il processo è guidato da macchine e software progettati e realizzati per lo scopo specifico. Si hanno in tal caso grande flessibilità nella forma, nelle dimensioni, nella posizione del chip e nella frequenza di risonanza perchè questi macchinari sono stati studiati appositamente per tale applicazione. Quindi, partendo da un formato standard (quale il formato card) si possono modificare le forme delle antenne (in piccole, grandi, corte, lunghe, a spirale, rotonde, formati speciali, etc.) a seconda dell applicazione richiesta, la frequenza di risonanza (quindi numero di spire e distanza tra di esse) la posizione del chip, per necessità di stampa, sul TAG, apportando semplicemente delle piccole modifiche al software di progettazione. Il cambiamento di formato può essere utile per facilitare la lettura dei TAG nei casi in cui la prossimità di alcuni materiali (metalli per esempio) determina una variazione della frequenza di risonanza. Fasi di costruzione del TAG: - Il chip è incollato sul modulo. Il modulo è un supporto plastico laminato in rame, in genere delle dimensioni 10x2 mm e dello spessore di 84µm, costituito da due piccolissime piazzole centrali su cui vengono saldati i piedini del chip. Le piazzole vengono riportate con dimensioni maggiori all esterno per consentire la connessione con gli estremi dell'antenna. - Il modulo è applicato ad un substrato ed un antenna in filo di rame è realizzata dinamicamente, pronta per un'ulteriore modifica. - I terminali dell antenna vengono sovrapposti e saldati al modulo (realizzando implicitamente anche il crossover). Per come è costruita l antenna, cambiare il formato risulta semplice e veloce. Inoltre possono essere modificati anche altri parametri come ad esempio, per necessità di stampa, la posizione del chip. Addentrandosi nei particolari costruttivi dell antenna a filo, si possono evidenziare gli aspetti seguenti: 115 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

23 - Un filo di sezione rotonda presenta prestazioni migliori rispetto ad uno di sezione piatta. - Non sussiste il problema del crossover in quanto il filo viene saldato direttamente sul modulo. - A parità di numero di spire gli avvolgimenti risultano più vicini di quelli ottenibili con altre tecniche, l efficienza di area risulta pertanto maggiore (Figura II.38). Figura II.36 Tecnica ad incisione (INLAY) Confronto tra tecniche ad incisione ed a filo In questo paragrafo vengono proposte alcune figure allo scopo di evidenziare le differenze del processo di produzione delle antenne di TAG passivi ad accoppiamento induttivo, tra la tecnica ad incisione (INLAY) e la tecnica a filo (INLAY-LESS). Queste tecniche consentono di realizzare antenne a spira le cui caratteristiche sono state precedentemente discusse. Figura II.37 Tecnica a filo (INLAY-LESS) Si sottolinea il fatto che TAG molto piccoli non possono essere creati con il processo INLAY né, tanto meno, TAG troppo grandi, che risulterebbero troppo costosi. Con la tecnica produttiva a filo ed usando prodotti termoplastici, i due strati vengono saldati (accoppiati) senza l'uso dell'adesivo ed il TAG risulta completamente integrato. Per terminare il confronto, si propone la Figura II.38, che mette in evidenza, a parità di numero di spire, la differenza tra un antenna stampata ed un antenna a filo ed in particolare l area occupata nei due casi. Circostanza analoga si ha considerando la distanza tra le spire: nell avvicinarle è necessario tenere presente comunque lo spessore intrinseco di ciascuna di esse. Si comprende quindi come le antenne a filo ottengano 116 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

24 prestazioni migliori, che si riflettono in maggior distanza di lettura e, a parità di distanza, una maggior energia disponibile per alimentare il chip del TAG. Figura II.38 Confronto tra antenne; si noti che, a parità di numero di spire, in antenne a filo (a destra) si possono ottenere avvolgimenti più vicini e, conseguentemente efficienze di area maggiori rispetto ad antenne tradizionali (a sinistra) Un esempio di nuove soluzioni realizzabili con tecnologia del filo In Figura II.39 è illustrato un TAG ad accoppiamento induttivo (frequenza HF) per l uso in braccialetti o collari monouso non manomettibili. Figura II.39 TAG ad accoppiamento induttivo per l uso in braccialetti o collari monouso non manomettibili Quando il TAG è aperto (come in figura), il layout dell antenna a spira che ne risulta, non consente la sintonia del TAG sulla frequenza di lavoro, di conseguenza il TAG non può operare. Il braccialetto/collare si attiva richiudendo le due parti una sull altra con un adesivo permanente. Una volta chiuso il TAG, cambia il layout dell antenna a spira che risuona alla frequenza desiderata. Qualsiasi tentativo di rimozione del TAG, interrompe i fili e provoca la distruzione dell antenna. 117 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

25 II.4.4 ANTENNE MULTIFREQUENZA E SENSORISTICA AVANZATA NEL PROGETTO INTELLISENSE RFID Un programma di ricerca congiunto svedese, norvegese e finlandese (Nordite ), gestito congiuntamente dall agenzia svedese per l'innovazione (Vinnova), il consiglio della ricerca Norvegese (Rcn) e l'agenzia finlandese per il finanziamento all innovazione (Tekes), sta finanziando un progetto chiamato IntelliSense RFID ( ). L iniziativa IntelliSense Rfid comprende vari gruppi di ricerca, Sintef in Norvegia (Leader del progetto), VTT in Finlandia, Chalmers University of Technology e IMEGO AB in Svezia e gestisce un budget di 2,3 milioni di euro. Il progetto IntelliSense si propone di sviluppare TAG, probabilmente passivi, di nuova generazione, che integrino alcune innovazioni sostanziali: - Comunicazione multifrequenza: almeno nelle bande HF (13,56 MHz) ed UHF media (868 e 915 MHz), probabilmente anche UHF alta (2,5 GHz). - Integrazione di sensori di temperatura, umidità, pressione, Ph e altre condizioni ambientali, alcuni dei quali appositamente progettati. - Capacità di comunicazione multiprotocollo (uso dello stesso TAG per differenti applicazioni) ed ad alto bitrate (specie nel funzionamento in backscatter). In particolare la necessità di antenne multifrequenza discende da quella di operare in una grande varietà di ambienti: - RF friendly (prodotti in carta o plastica con contenuto scarso o nullo di acqua e metalli). - RF semi friendly (prodotti farmaceutici o elettronici che richiedono un attenta collocazione dell RFID affinché questo possa operare in condizioni ottimali). - RF semi unfriendly (ovvero in ambiente assorbente per le frequenze UHF come cibo fresco, frutta o, in generale, prodotti con alto contenuto di acqua o liquidi). - RF unfriendly (ovvero in ambiente riflettente per le frequenze UHF come metalli o, in generale, prodotti con alto contenuto di metalli). 118 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

26 Figura II.40 Esempio: TAG IntelliSense con antenna dual-band e sensori Figura II.41 Esempio di antenna dual-band platform composta da un antenna PIFA ed un antenna a spira integrate. Vista 3D (a sinistra) e planare (a destra) I risultati di maggior visibilità, finora conseguiti nel progetto, riguardano la prototipazione di sensori di nuova generazione e di antenne multibanda [56], [57]. Per quanto riguarda i sensori si rimanda a per le antenne multibanda, ne sono state progettate due: - una da VTT che copre la banda HF 13,56 MHz con funzionamento induttivo, e la banda UHF media, con funzionamento in backscatter, alle frequenze europee 867 MHz e americane 915 MHz; - una da Chalmers University che si presenta come un antenna frattale per le bande UHF media (alle frequenze europee ed americane) ed alta alle frequenze di 2,45 GHz probabilmente per compatibilità con i TAG ISO L antenna VTT, progettata nel 2006, è una combinazione di una particolare antenna multibanda ad accoppiamento elettromagnetico, la cosiddetta PIFA (planar inverted F antenna) (cfr. III.4.2.2) progettata per la banda UHF media, con funzionamento in backscatter, alle frequenze europee 867 MHz e americane 915 MHz, con un antenna ad accoppiamento induttivo (a spira per i 13,56 MHz). Gli elementi dell antenna sono stati progettati insieme al front end a radiofrequenza per ottimizzare l impedenza d ingresso al front end medesimo e la direttività dell antenna. I segnali in ingresso UHF ed HF sono separati e condividono un comune piano di massa. L antenna può essere costruita con tecnologia da circuito stampato (PCB), su un unico substrato. Le distanze operative previste dalle specifiche tecniche preliminari di quest antenna HF/UHF sono dell ordine di: cm per il funzionamento induttivo a 13,56 MHz (1,5A/m), che fa presagire applicazioni vicine a quelle degli NFC; m per il funzionamento in backscatter alle frequenza europee 867 MHz (2W ERP) e americane 915 MHz (4W EIRP), che si collocano tra le migliori performance per i TAG passivi su queste frequenze. 119 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

27 II.4.5 ACCOPPIAMENTO INDUTTIVO IN TAG UHF In tempi recenti, si sta facendo strada una nuova tecnologia per TAG passivi UHF: lo sfruttamento dell accoppiamento induttivo in campo vicino, analogamente a quanto avviene per i TAG HF. Si ricorda che la propagazione del campo elettromagnetico presenta caratteristiche differenti nelle due regioni di cosiddetto campo vicino e campo lontano (cfr. II.2.1). L intensità del campo magnetico diminuisce rapidamente con la distanza (cfr. III.3.1); l accoppiamento induttivo, prevale quindi a brevi distanze (una o due lunghezze d onda) mentre in campo lontano prevale la propagazione del campo elettromagnetico. Tuttavia, entrambe le tipologie di radiazione esistono indipendentemente dalla frequenza operativa (che determina però l estensione delle regioni di prevalenza del campo vicino e lontano ). I TAG HF (13,56 MHz) operano generalmente con accoppiamento induttivo perchè, a queste lunghezze d onda, la distanza operativa del campo vicino raggiunge e supera il metro; mentre i TAG UHF ( MHz) operano generalmente con accoppiamento elettromagnetico in campo lontano raggiungendo distanze operative maggiori. L antenna dei TAG ad accoppiamento induttivo è realizzata con spire. Nella banda HF ne vengono generalmente utilizzate 5, affrontando non trascurabili complicazioni costruttive (valga per tutte, la necessità di realizzare il crossover o ponte cfr. II Ricordando la legge di Faraday si evince che l effetto dell accoppiamento magnetico, in condizioni di campo vicino, cresce all aumentare della frequenza. In particolare nella banda UHF è circa 60 volte maggiore rispetto alla banda HF. Naturalmente, viste le diverse lunghezze d onda, per sfruttare l effetto campo vicino bisogna operare, nella banda UHF, a distanze molto più piccole che nella banda HF. Sfruttando questo fatto, si è visto che i TAG UHF, se dotati di opportuna antenna ed operando in prossimità (qualche cm), possono ricavare dall accoppiamento induttivo una quantità di energia analoga rispetto a quella dei TAG HF. In pratica è possibile utilizzare antenne di piccole dimesioni costituite da un unica spira che possono essere realizzate, ad esempio, mediante 120 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

28 processi di stampa con inchiostri conduttivi (a costi contenuti). Riducendosi drasticamente la dimensione delle antenne, i TAG UHF funzionanti con accoppiamento induttivo possono assumere dimensioni estremamemente ridotte. In Figura II.42 è riportato il confronto dimensionale tra un tradizionale TAG Gen2 ad accoppiamento elettromagnetico ed un corrispondente Gen2 con accoppiamento induttivo. Figura II.42 Confronto dimensionale tra un tradizionale TAG UHF ( Squiggle Gen 2 - Alien Technology cfr, Figura II.31) di dimensioni 97mm x 11mm ed un TAG UHF Gen 2 con accoppiamento induttivo di prossimità, di diametro 9 mm Impinj Inc. Figura II.43 Diversi TAG UHF ad accoppiamento induttivo (gli oggetti colorati all interno del contenitore) che lavorano (in campo vicino) totalmente immersi in un liquido all interno di una boccetta Impinj Inc. Per questa tipologia di TAG, sfruttando l alto data rate e la maggior efficienza dei protocolli dei TAG UHF Gen2 si ottengono (per TAG con il solo EPC) velocità di circa TAG/s in lettura (considerando data rate 640 kbp/s ed overhead dei protocolli anticollisione) e di circa TAG/min in scrittura, a distanze operative paragonabili a quelle degli NFC (oggetti quasi a contatto con l antenna del Reader). Il tutto impiegando gli stessi Reader usati per le letture a distanza, con la sola aggiunta di antenne speciali (per l accoppiamento induttivo). Un ulteriore vantaggiosa caratteristica dell operare in UHF con accoppiamento induttivo è quella di rendere il funzionamento del TAG non influenzato dalla vicinanza o addirittura dall immersione in liquidi (cfr. Figura II.43), circostanza che rende tale tipologia di TAG adatta per l impiego in applicazioni in cui sia richiesta questa caratteristica. Inoltre, nonostante che nella propagazione in campo lontano le frequenze UHF tendano ad essere riflesse dai metalli, in campo vicino la situazione è differente ed è possibile che un antenna opportunamente progettata possa sfruttare vantaggiosamente la presenza di superfici metalliche alle quali, ad esempio, il TAG risulta fissato. Tale possibilità è in genere preclusa operando in banda HF. Infine, per operare anche a distanze maggiori della stretta prossimità, 121 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

29 uno stesso TAG UHF può essere dotato di due antenne distinte per operare sia in campo vicino che in campo lontano (cfr. Figura II.44). Questo apre la strada ad un integrazione di tecnologie nell ambito dell intera supply chain in cui, fino ad ora, TAG HF e TAG UHF, per le loro caratteristiche differenti, erano destinati all impiego in differenti segmenti della stessa. Figura II.44 Esempio di TAG UHF Gen 2 con doppia antenna per accoppiamento elettromagnetico (in campo lontano) ed induttivo (in campo vicino) Impinj Inc Figura II.45 Nastri di TAG UHF Gen 2, per l assemblamento in etichette, con doppia antenna (a sinistra) e con antenna a singola spira per accoppiamento induttivo (a destra) Impinj Inc II.4.6 ANTENNE PER READER DI TAG PASSIVI Nei sistemi RFID le antenne dei Reader sono componenti di complessa progettazione. Per applicazioni in prossimità (<10cm) ed a bassa potenza, tipicamente per leggere carte senza contatto e NFC, l antenna del Reader è integrata similmente a quanto avviene per i TAG. Per applicazioni a media distanza (10cm 1m per HF; <5m per UHF) (Reader portatili) le antenne sono componenti separati, ma assemblate nel contenitore del Reader. Per applicazioni a più lunga distanza le antenne sono quasi sempre esterne. Nella progettazione è necessario specializzare l antenna per le varie applicazioni ed ambienti di collocazione. Il progetto delle antenne è radicalmente differente per le bande UHF o superiori e per quelle LF ed HF a causa del funzionamento ad accoppiamento induttivo in quest ultime. 122 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

30 Figura II.46 Selezione di antenne HF Escort Memory System Figura II.47 Selezione di antenne UHF Symbol Technology Figura II.48 Reader portatile con lettore/scrittore UHF Intermec Figura II.49 Esempi di antenne HF a polarizzazione circolare, montate su muletto per movimentazione pallet Intermec Inc. La maggior parte delle antenne per RFID devono essere accordate sulla risonanza alla frequenza operativa. Questo espone il sistema all influenza di molti fattori esterni che possono de-sintonizzare l antenna dalla frequenza di risonanza, riducendo la distanza operativa. Le cause sono varie e dipendenti anche dalla frequenza. Se ne elencano alcune: Effetto pelle Perdite dovute a prossimità di masse metalliche Disadattamento con il cavo d antenna Fading del segnale Prossimità con altre antenne di Reader Variazioni ambientali Effetti armonici Interferenze con altre sorgenti RF Riflessioni del segnale Intermodulazioni (cross talk) Effetti generati dal movimento di una delle due antenne nel campo magnetico generato dall altra, che genera correnti indotte (di Foucault o Eddy current) come in un generatore elettrico. Queste correnti interferiscono con quelle prodotte dall accoppiamento induttivo tra TAG e Reader. I problemi di de-sintonizzazione causati dai fattori elencati possono essere minimizzati ricorrendo a circuiti di auto sintonia dinamica che 123 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE

31 Figura II.50 Esempi di antenne HF a Portale per carico merci Figura II.51 Reader HF su nastro trasportatore, sistema a tunnel EMS Figura II.52 Sistema a portale EMS Figura II.53 Esempio di Portale ALX-9010 per TAG UHF Gen2, con vista interna Alien technology Figura II.54 Piattaforma rotante, schema di funzionamento e realizzazione Symbol 124 RFID - Fondamenti di una tecnologia silenziosamente pervasiva

32 lavorano sui parametri di sintonia come sistemi in controreazione. Una tecnica adoperata di frequente nelle applicazioni di carico e scarico delle merci è quella delle antenne a Portale. Un portale prevede una configurazione di antenne in grado di leggere i TAG sugli oggetti che transitano attraverso di esso. I portali sono spesso previsti per il transito di pallet (pedane) o per nastri trasportatori; un altra applicazione molto diffusa li vede operare all uscita dei punti vendita come punto di transito obbligato per i clienti che portano merci acquistate fuori dal locale. Alcune caratteristiche dei portali sono elencate nel seguito. - Spesso nei portali vengono usate antenne a polarizzazione circolare per minimizzare gli effetti dell orientamento degli oggetti cfr. III La tecnica dei portali riduce sia la probabilità di leggere TAG indesiderati sia le interferenze tra porte vicine. - Con configurazione a portale è possibile leggere il 98,5% dei cartoni dotati di TAG sulle pedane che passano attraverso le porte. - Equipaggiando i portali con sensori di moto si può distinguere automaticamente tra il carico (in entrata) e lo scarico (in uscita) delle merci. Un ulteriore configurazione per lettura di pallet e imballaggi, che prevede costi inferiori rispetto ai portali con antenne multiple, è quella che prevede che le pallet siano poste su piattaforme rotanti. Le soluzioni commerciali assicurano, con alta probabilità, la lettura della totalità dei TAG contenuti (cfr. Figura II.54). Tabella II.4 Tecniche per superare il problema della polarizzazione Polarizzazione delle antenne del Reader Per quanto riguarda il problema della polarizzazione (cfr. III.3.3.4), questo può essere superato con vari accorgimenti nella realizzazione delle antenne del Reader come illustrato nella tabella seguente. 125 PARTE II - CARATTERIZZAZIONE E TECNOLOGIE COSTRUTTIVE